[发明专利]一种高渗透性聚醚砜中空纤维微滤膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚合物微滤膜的制备方法，具体地说是提供一种新的下临界溶解温度制膜液体系制备具有高渗透性聚醚砜中空纤维微滤膜的工艺方法。

背景技术

中空纤维滤膜因具有装填密度大,生产能力高；可反冲洗恢复膜通量等优点,已成为水处理领域(包括海水淡化和中水回用反渗透系统的前级预处理，城市污水资源化的膜生物反应器，电子工业高精端水处理与净化等)应用最广泛的一种膜技术，而中空纤维膜的制备是其核心。中空纤维非对称滤膜的制备通常采用非溶剂相分离法(NIPS)，是基于聚合物溶液在非溶剂作用下发生相转化的过程。膜的最终结构形态和性能主要取决于两方面的效应：1)制膜溶液和非溶剂体系的平衡热力学性质；2)在膜形成过程中溶剂和非溶剂交换速率对相转化成膜过程动力学的影响。由于中空纤维膜的成形相转化过程中，膜的内外表面都发生溶剂与非溶剂的交换，并相互作用而影响膜的最终结构形态，所以，在实际膜的制备过程中精选适当的制膜液体系及膜制备工艺条件极为重要。通常文献报导制备中空纤维膜的制膜浆液体系普遍为上临界溶解温度制膜液体系，即制膜液温度从高温降到它的临界溶解温度时，发生相分离。但它的稳定性对环境温度比较敏感，所以对环境温度的控制要求非常严格。由于四季环境温度变化较大，若环境温度控制不严格，会严重影响上临界溶解温度制膜液体系的平衡热力学状态，甚至会使制膜液体系在成膜前产生相分离，导致最终膜的缺陷和性能不稳定。

发明内容

本发明的目的是提供一种新的下临界溶解温度制膜液体系制备具有高渗透性聚醚砜中空纤维微滤膜的工艺方法。

本发明是通过下述技术方案得以实现的：

一种高渗透性聚醚砜中空纤维微滤膜的制备方法，包括选择制膜液配方及干喷-湿纺纺丝制膜技术，其特征在于制膜液是采用聚醚砜-溶剂-非溶剂-水溶性聚合物的下临界溶解温度四元体系配制的，其中聚醚砜的特性为：相对密度l.37-1.5l，吸水性0.43，拉伸强度84.3-124.5，41.2-59.8，伸长率40-80，弯曲强度129.4-171.5MP，冲击强度78.4～85.3J/m，洛氏硬度R120-134；溶剂采用N-甲基砒咯烷酮或者二甲基甲酰胺；非溶剂为二甘醇、丙二醇或丙三醇；水溶性聚合物采用聚乙烯基吡咯烷酮，聚乙烯基吡咯烷酮的平均分子量范围是45000道尔顿到360000道尔顿；纺丝制膜技术的工艺条件为：控制料液温度的喷头温度：20～30℃；内外凝介质：1～60％溶剂的水溶液；内外凝温度：20～30℃；喷头距外凝浴距离：400～900mm。

作为优选，上述制备方法中所采用的聚醚砜-溶剂-非溶剂-水溶性聚合物的下临界溶解温度四元体系制膜液按重量百分比的配方为：聚醚砜：15～28％；溶剂：60～75％；非溶剂：10～25％；水溶性聚合物PVP：3-8％。

作为优选，上述制备方法中对所制得聚醚砜中空纤维膜粗品进行后处理，即先利用2000-5000毫克/升的次氯酸钠水溶液浸润粗品纤维膜24-72小时后，再用清水漂洗24小时将纤维膜内的次氯酸钠置换干净，再利用20～30％甘油和0.5～1.5％表面活性剂的水溶液浸润纤维膜的处理方法，使中空纤维微滤膜可在干燥状态下保存。

本发明为制得性能稳定的高渗透性中空纤维微滤膜，采用以聚醚砜-溶剂-非溶剂-水溶性聚合物的下临界溶解温度四元体系配制制膜液。本发明精选的下临界溶解温度四元制膜液体系，其下临界溶解温度不低于40℃，所以，它消除了环境温度变化对制膜液稳定性的影响，使得最终膜的质量和性能稳定。而且非溶剂的加入量接近制膜液体系的相分离点，使得制膜液在成膜过程中相转化快速发生，而且相转化时表层聚合物浓度较低，易于产生较薄和高孔容的膜皮层、即高水渗透性的非对称膜。另外，水溶性聚合物的加入一方面保证必要的粘度和增加可纺性，另一方面初生态纤维经本发明中采用的后处理工艺后，大部份水溶性聚合物从纤维膜中析出，较易获得多孔容的膜。